RU2192476C2 - Method of production of hot reducing gas for reduction of metal ore and plant for realization of this method - Google Patents
Method of production of hot reducing gas for reduction of metal ore and plant for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2192476C2 RU2192476C2 RU99102162/02A RU99102162A RU2192476C2 RU 2192476 C2 RU2192476 C2 RU 2192476C2 RU 99102162/02 A RU99102162/02 A RU 99102162/02A RU 99102162 A RU99102162 A RU 99102162A RU 2192476 C2 RU2192476 C2 RU 2192476C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reducing gas
- gas
- reducing
- reduction
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения восстановительного газа, содержащего СО и H2, служащего для восстановления мелкодисперсной руды металла, в частности железной руды, по которому восстановительный газ образуется в газификационной зоне путем газификации носителей углерода, в частности угля, при подаче кислорода, который затем охлаждают до температуры восстановительного газа, подходящий для процесса восстановления, и к установке для осуществления этого способа.The invention relates to a method for producing a reducing gas containing CO and H 2 , which serves to recover finely dispersed metal ore, in particular iron ore, in which the reducing gas is formed in the gasification zone by gasification of carbon carriers, in particular coal, by supplying oxygen, which is then cooled to a temperature of the reducing gas, suitable for the recovery process, and to the installation for implementing this method.
Способ, описанного выше типа известен, например, из ЕР-А-0594557. В этом известном способе в плавильно-газификапионной зоне образуется чушковый чугун или полуфабрикат стали путем выплавления из по крайней мере частично восстановленного губчатого железа при подаче носителей углерода и кислородсодержащего газа и вырабатывается восстановительный газ, содержащий СО и Н2. Восстановительный газ, образующийся в плавильно-газификационной зоне, имеет температуру в диапазоне 1000-1200oС. При этой температуре происходит разложение высвобождающихся углеводородных соединений. Кроме того, при таких температурах содержание СО2 и Н2О падает ниже 6% для СО2 и ниже 4% для Н2О, поскольку они превращаются в СО и Н2.A method of the type described above is known, for example, from EP-A-0594557. In this known method, pig iron or semi-finished steel is formed in the melting gasification zone by smelting from at least partially reduced sponge iron by supplying carbon carriers and oxygen-containing gas, and a reducing gas containing CO and H 2 is produced. The reducing gas formed in the melting gasification zone has a temperature in the range of 1000-1200 o C. At this temperature, the released hydrocarbon compounds decompose. In addition, at such temperatures, the content of CO 2 and H 2 O drops below 6% for CO 2 and below 4% for H 2 O, since they are converted to CO and H 2 .
Для того чтобы использовать в восстановительном реакторе этот очень горячий восстановительный газ перед вводом в восстановительный реактор должен быть охлажден. Например, по ЕР-А-0594557 для этой цели применяют форсуночный охладитель. Часть восстановительного газа, охлажденного таким образом, добавляют к восстановительному газу, выходящему из плавильно-газификационной зоны. Такое традиционное охлаждение восстановительного газа до ~700-900oС, которое осуществляют за счет охлажденного восстановительного газа такого же типа, предотвращает начинающееся плавление частиц руды в восстановительной зоне во время восстановления руды, но не снижает восстановительный потенциал восстановительного газа.In order to be used in a reduction reactor, this very hot reducing gas must be cooled before entering the reduction reactor. For example, according to EP-A-0594557, a nozzle cooler is used for this purpose. A portion of the reducing gas thus cooled is added to the reducing gas leaving the smelting gasification zone. Such traditional cooling of the reducing gas to ~ 700-900 ° C, which is carried out by means of a cooled reducing gas of the same type, prevents the onset melting of ore particles in the reduction zone during ore reduction, but does not reduce the reducing potential of the reducing gas.
Недостатком является также то, что восстановительный газ, охлажденный таким образом, термодинамически нестабилен; из моноокиси углерода в соответствии с равновесием Будуара образуется двуокись углерода и углерод, так же как в соответствии с гетерогенным равновесием вода-газ происходит реакция моноокиси углерода с водородом с образованием воды и углерода, которая является экзотермической, так же как и первая реакция. Это приводит к повышению температуры восстановительного газа и, следовательно, температуры материала в реакторе, где начнется образование агломератов. Таким образом, осуществляется воздействие не только на процесс восстановления, но и на выработку материала в восстановительной зоне. The disadvantage is that the reducing gas so cooled is thermodynamically unstable; carbon monoxide and carbon are formed from carbon monoxide in accordance with the Boudoir equilibrium, just as in accordance with a heterogeneous water-gas equilibrium, carbon monoxide reacts with hydrogen to form water and carbon, which is exothermic, just like the first reaction. This leads to an increase in the temperature of the reducing gas and, consequently, the temperature of the material in the reactor, where the formation of agglomerates begins. Thus, the effect is not only on the recovery process, but also on the production of material in the recovery zone.
В US-А-5185032 описан способ, по которому горячий восстановительный газ, образующийся в плавильно-газификационном аппарате, охлаждают до температуры ~900-950oС путем впрыскивания воды.US-A-5185032 describes a method in which the hot reducing gas generated in a smelting-gasification apparatus is cooled to a temperature of ~ 900-950 ° C. by injection of water.
В FR-A-2236951 описан способ, по которому горячий восстановительный газ, образующийся в электропечи, подают в восстановительную шахтную печь, расположенную непосредственно над электропечью, и после входа в восстановительную шахтную печь охлаждают путем нагнетания воды, водяного пара, двуокиси углерода, углеводородов или другой охлаждающей среды для предотвращения агломерации частиц материала, содержащего оксид металла, в восстановительной шахтной печи. В охлажденном таким образом восстановительном газе содержание CO2 в H2O относительно велико.FR-A-2236951 describes a method in which hot reducing gas generated in an electric furnace is supplied to a reduction shaft furnace located directly above the electric furnace, and after entering the reduction shaft furnace, it is cooled by injecting water, water vapor, carbon dioxide, hydrocarbons or another cooling medium to prevent agglomeration of particles of the metal oxide-containing material in the reduction shaft furnace. In the thus cooled reducing gas, the CO 2 content in H 2 O is relatively high.
В FR-A-766167 описан способ, по которому горячий восстановительный газ, образующийся в плавильном агрегате, подают непосредственно в восстановительную камеру, при этом он охлаждается в области купола плавильного агрегата, то есть до подачи в восстановительную камеру. Охлаждение производится или за счет подачи отработанного восстановительного газа после удаления углекислоты, или за счет подачи смеси углекислоты или водяного пара и угля для того, чтобы предотвратить агломерацию загрузочного материала в восстановительной камере. FR-A-766167 describes a method in which hot reducing gas generated in a smelting unit is supplied directly to the reducing chamber, while it is cooled in the dome region of the melting unit, that is, before being fed into the reducing chamber. Cooling is carried out either by supplying the spent reducing gas after removal of carbon dioxide, or by supplying a mixture of carbon dioxide or water vapor and coal in order to prevent agglomeration of the feed material in the reduction chamber.
Изобретение направлено на устранение этих недостатков и трудностей и имеет задачу создания способа описанного выше типа и установки для осуществления этого способа, обеспечивающих получение восстановительного газа в температурном диапазоне, подходящем для восстановления руды металла, то есть ниже температуры, при которой могут начаться явления плавления и закупорки в по крайней мере частично восстановленной руде металла. Более того, должно быть оптимизировано содержание H2O/CO2 в восстановительном газе и устранено химическое воздействие на металлические материалы газонесущих систем, то есть реакторов и газопередающих трубопроводов, встроенных конструкций и т.д.The invention is aimed at eliminating these drawbacks and difficulties and has the task of creating a method of the type described above and an apparatus for implementing this method, providing a reducing gas in a temperature range suitable for reducing metal ore, that is, below a temperature at which melting and clogging phenomena can begin in at least partially reduced metal ore. Moreover, the content of H 2 O / CO 2 in the reducing gas should be optimized and the chemical effect on the metal materials of gas-bearing systems, i.e. reactors and gas transmission pipelines, embedded structures, etc., should be eliminated.
В способе описанного типа эта задача решается за счет того, что путем ввода Н2О и/или СО2 - чтобы предотвратить реакцию Будуара и гетерогенную водогазовую реакцию и, следовательно, нагрев восстановительного газа и руды металла - восстановительный газ, подвергнутый охлаждению без изменения содержания в нем Н2О/СО2, преобразуют в восстановительный газ, термодинамически более стабильный при восстановительной температуре.In the method of the type described, this problem is solved due to the fact that by introducing H 2 O and / or CO 2 - to prevent the Boudoir reaction and a heterogeneous water-gas reaction and, therefore, heating the reducing gas and metal ore - a reducing gas subjected to cooling without changing the content in it, H 2 O / CO 2 is converted into a reducing gas, thermodynamically more stable at a reducing temperature.
Путем избирательного ввода Н2О и/или СО2 избирательно регулируют или предотвращают термодинамически обусловленное разложение восстановителей СО и Н2. В восстановительном газе регулируют диапазоны концентраций, при которых реакция Будуара и гетерогенная водогазовая реакция, которые являются сильно экзотермическими, подавляются так, что исключается нежелательное повышение температуры восстановительного газа. В то же время, с помощью этого способа контролируют степень окисления восстановительного газа и подавляют химическое воздействие на металлические элементы конструкции.By selectively introducing H 2 O and / or CO 2, the thermodynamically determined decomposition of CO and H 2 reducing agents is selectively controlled or prevented. In the reducing gas, concentration ranges are regulated in which the Boudoir reaction and the heterogeneous water-gas reaction, which are highly exothermic, are suppressed so that an undesirable increase in the temperature of the reducing gas is eliminated. At the same time, using this method, the oxidation state of the reducing gas is controlled and the chemical effect on the metal structural elements is suppressed.
Преимуществом является то, что Н2О и/или СО2 вводят в количествах, обеспечивающих почти полное равновесие Будуара и гетерогенное водогазовое равновесие восстановительного газа при температуре, подходящей для процесса восстановления.An advantage is that H 2 O and / or CO 2 is introduced in amounts ensuring an almost complete Boudoir equilibrium and a heterogeneous water-gas equilibrium of the reducing gas at a temperature suitable for the reduction process.
Охлаждение восстановительного газа предпочтительно осуществляют путем подачи охлаждающего газа того же типа и/или доменного газа. The cooling of the reducing gas is preferably carried out by supplying a cooling gas of the same type and / or blast furnace gas.
Ввод Н2О целесообразно осуществлять путем подачи водяного пара, а ввод СО2 - путем подачи газа, содержащего СО2.The input of H 2 About it is advisable to carry out by supplying water vapor, and the input of CO 2 by supplying a gas containing CO 2 .
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, подача СО2 в восстановительный газ может по крайней мере частично осуществляться за счет того, что в восстановительный газ подают восстановительный газ, прореагировавший в процессе восстановления, так называемый доменный газ. Могут быть также использованы и другие газы, содержащие СО2, например продукты очистки от СО2.In accordance with a preferred embodiment of the invention, the supply of CO 2 to the reducing gas can be at least partially due to the fact that the reducing gas that has reacted during the reduction process, the so-called blast furnace gas, is supplied to the reducing gas. Other gases containing CO 2 can also be used, for example CO 2 purification products.
Чтобы обеспечить интенсивное охлаждение восстановительного газа, к нему предпочтительно примешивают охлажденный восстановительный газ того же типа, что само по себе известно, а в охлажденный восстановительный газ того же типа вводят Н2О и/или СО2.In order to provide intensive cooling of the reducing gas, it is preferably mixed with a cooled reducing gas of the same type as is known per se, and H 2 O and / or CO 2 are introduced into the cooled reducing gas of the same type.
Установка для осуществления способа, включающая по крайней мере один восстановительный реактор с входящими в него транспортировочными трубопроводами для руды металла и восстановительного газа, газификационный реактор с входящими в него питающими трубопроводами для носителей углерода и кислородсодержащих газов и выходящим из него трубопроводом восстановительного газа, а также включающая средства охлаждения, размещенные в трубопроводе восстановительного газа и не повышающие содержания Н2О/СО2 в восстановительном газе, отличается тем, что источник СО2 и источник Н2О соединен (соединены) по течению с трубопроводом подачи охлажденного восстановительного газа.Installation for implementing the method, including at least one recovery reactor with transport pipelines for metal ore and reducing gas included in it, a gasification reactor with feed pipelines for carbon and oxygen-containing gas carriers entering and a reducing gas outlet from it, as well as including cooling means placed in the pipeline of the reducing gas and not increasing the content of H 2 O / CO 2 in the reducing gas differs in We note that the source of CO 2 and the source of H 2 O are connected (connected) downstream to the chilled reducing gas supply pipe.
Целесообразно восстановительный реактор оснастить отводным трубопроводом доменного газа для отвода прореагировавшего восстановительного газа. От него ответвлен боковой трубопровод, соединенный по потоку с трубопроводом восстановительного газа. It is advisable to equip the reduction reactor with a blast furnace gas outlet pipe to discharge the reacted reduction gas. A lateral pipeline is branched from it, connected downstream to the reducing gas pipeline.
Другой предпочтительный вариант осуществления отличается тем, что из трубопровода восстановительного газа выведен рециркуляционный трубопровод восстановительного газа, который через скруббер и компрессор снова соединен с трубопроводом восстановительного газа в точке, расположенной выше точки ответвления рециркуляционного трубопровода восстановительного газа, относительно направления течения восстановительного газа, в частности, выше обеспыливающего устройства, имеющегося в трубопроводе восстановительного газа, и что источник СО2 и источник Н2О соединен с рециркуляционным трубопроводом восстановительного газа. Восстановительным реактором может служить реактор, включающий стационарный псевдоожиженный слой, псевдоожиженный слой Вентури, циркулирующий псевдоожиженный слой или каскад циклонов.Another preferred embodiment is characterized in that a recovery gas recirculation pipe is led out of the reducing gas pipeline, which is again connected through the scrubber and compressor to the reducing gas pipe at a point located above the branch point of the recovery gas recirculation pipe, relative to the flow direction of the reducing gas, in particular above the dedusting device available in the reducing gas pipeline and that the source O 2 and H 2 O source is connected with recirculation piping the reducing gas. The recovery reactor may be a reactor including a stationary fluidized bed, a venturi fluidized bed, a circulating fluidized bed or a cascade of cyclones.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на примерный вариант осуществления, представленный на чертеже, где схематически изображена предпочтительная конструкция установки по изобретению. The invention will now be described in more detail with reference to the exemplary embodiment shown in the drawing, which schematically depicts a preferred construction of the installation according to the invention.
Позицией 1 обозначен реактор предварительного нагрева, выполненный в виде реактора предварительного нагрева с псевдоожиженным слоем 2, в который через загрузочный трубопровод 3 могут подаваться загрузочные вещества, состоящие из железной руды и флюсов. Загрузочный трубопровод 3 входит в реактор сбоку на уровне зоны псевдоожиженного слоя 2 (зоны предварительного нагрева). Газы, образующиеся в реакторе 1 псевдоожиженным слоем и проходящие через него, выводятся из него в верхней части через отводной трубопровод газа 6, оснащенный циклоном очистки газа 4 и скруббером для газа 5, таким как скруббер Вентури. В виде высококачественного экспортного газа с теплотворной способностью около 8000 кДж/Нм3 эти газы могут быть использованы для различных нужд, например производства электроэнергии с выработкой или без выработки кислорода.Reference numeral 1 denotes a preheating reactor made in the form of a preheating reactor with a fluidized bed 2, into which loading substances consisting of iron ore and fluxes can be fed through the loading pipe 3. The feed line 3 enters the reactor laterally at the level of the zone of the fluidized bed 2 (preheating zone). The gases generated in the reactor 1 by the fluidized bed and passing through it are discharged from it in the upper part through a
Через транспортировочный трубопровод 7 загрузочные материалы, нагретые в реакторе 1 предварительного нагрева с псевдоожиженным слоем, переходят в восстановительный реактор 8, также выполненный в виде реактора с псевдоожиженным слоем или каскада псевдоожиженных слоев, и основная их часть полностью восстанавливается в этом реакторе. Through the transport pipeline 7, the feed materials heated in the preheating reactor 1 with a fluidized bed are transferred to a reducing reactor 8, also made in the form of a fluidized bed reactor or a cascade of fluidized beds, and most of them are completely restored in this reactor.
Через транспортировочный трубопровод губчатого железа 9 (например, включающий газовый инжектор), продукты восстановления, образующиеся в восстановительном реакторе с псевдоожиженным слоем 8, переходят в плавильно-газификационный аппарат 10; точнее, они вводятся в него на уровне углеродсодержащего слоя, имеющегося в плавильно-газификационном аппарате, в частности, над этим слоем или непосредственно в него. Плавильно-газификационный аппарат содержит по крайней мере один питатель 11 для угля и флюсов и форсуночные питатели 12 для кислородсодержащих газов, расположенные на нескольких уровнях высоты. Through the transport pipeline of sponge iron 9 (for example, including a gas injector), the reduction products formed in the recovery reactor with a fluidized bed 8 are transferred to a melting-
Внутри плавильно-газификационного аппарата 10 ниже плавильно-газификационной зоны собираются расплавленный чушковый чугун 13 и расплавленный шлак 14, которые могут быть отведены через отдельные отводы 15, 16. В плавильно-газификационном аппарате 10 из носителей углерода и кислородсодержащего газа вырабатывается восстановительный газ, который собирается в области затихания над углеродсодержащим слоем, и через газовый трубопровод 17 подается в восстановительный реактор с псевдоожиженным слоем 8, а именно - через сужение в форме усеченного конуса, имеющееся в шахтном восстановительном реакторе с псевдоожиженным слоем 8, где упомянутое сужение образует газораспределительное дно 19 и, с целью образования псевдоожиженного слоя (восстановительной зоны), восстановительный газ подается по краю упомянутого сужения при помощи кольцевого трубопровода 20. Inside the
Крупные частицы твердых веществ, которые не могут поддерживаться взвешенными в псевдоожиженном слое, падают вниз по центру под действием силы тяжести и выводятся через центральный отвод твердых веществ 21. Центральный отвод твердых веществ 21 выполнен таким образом, что благодаря радиальному газовому питателю 22 образуется псевдоожиженный поток, который достигает цилиндрической части реактора 23, снабженной коническим дном 24 и расположенной ниже газораспределительного дна в форме усеченного конуса 19, так чтобы обеспечивалось также удовлетворительное восстановление крупных частиц. Large particles of solids that cannot be maintained suspended in the fluidized bed fall down the center under the action of gravity and are discharged through the central outlet of
Благодаря тому, что газораспределительное дно 19 имеет форму усеченного конуса, скорость газа будет изменяться как функция высоты. В результате этого выше уровня газораспределительного дна 19 будет устанавливаться определенное распределение размеров зерна. Путем соответствующего размещения форсунок в газораспределительном дне 19 можно сформировать псевдоожиженный слой с внутренней циркуляцией, в котором скорость газа будет в центре выше, чем по краям. Структура псевдоожиженного слоя такого типа может быть использована как в восстановительном реакторе 8, так и в реакторе предварительного нагрева 1. Due to the fact that the
Часть восстановительного газа, выходящего из плавильно-газификационного аппарата 10, подвергают очистке в горячем циклоне 25 и охлаждению в последовательно подсоединенном скруббере 26, после чего через рециркуляционный трубопровод 28 с помощью компрессора 27 примешивают обратно к восстановительному газу, выходящему из плавильно-газификационного аппарата 10. Пыль, которую отделяют в горячем циклоне 25, передают обратно в плавильно-газификационный аппарат 10 через газовый инжектор 29. Через газовый питатель 22, который образован кольцевым трубопроводом, часть еще неохлажденного восстановительного газа, выходящего из горячего циклона 25, переходит в восстановительный реактор 8 с псевдоожиженным слоем через его цилиндрическую часть 23. A part of the reducing gas leaving the smelting-
Через газовый трубопровод 30 газ, отводимый из восстановительного реактора с псевдоожиженным слоем 8, подают в восстановительный циклон 31, в котором мелкодисперсные частицы, все еще присутствующие в восстановительном газе, отделяются и полностью восстанавливаются. Через транспортировочный трубопровод 32 и газовый инжектор 33 эти мелкодисперсные частицы загружают в плавильно-газификационный аппарат 10 примерно на уровне верхней границы слоя. Through the
Частично окисленный восстановительный газ, выходящий из восстановительного циклона 31, через газовый трубопровод 30 переходит в реактор предварительного нагрева 1 с псевдоожиженным слоем, но при этом часть его сжигается для подогрева восстановительного газа. Сжигание производят в камере сгорания 34, в которую входит трубопровод 35 для подачи кислородсодержащего газа. The partially oxidized reducing gas leaving the
Часть полностью восстановленных загрузочных материалов выводят из восстановительного реактора 8 с псевдоожиженным слоем на уровне псевдоожиженного слоя 18 при помощи разгрузочного шнека 36 и через транспортировочный трубопровод 37 и через газовый инжектор 33 вводят в плавильно-газификационный аппарат 10 примерно на уровне верхней границы слоя, предпочтительно вместе с мелкодисперсными частицами из восстановительного циклона 31. Part of the fully recovered feed materials is removed from the recovery reactor 8 with a fluidized bed at the level of the fluidized
Мелкодисперсный материал, отделенный в циклоне 4 отводного трубопровода экспортного газа 6, через транспортировочный трубопровод 38 со шлюзами 39 и через кольцевой трубопровод 20 для подачи восстановительного газа загружают в восстановительный реактор 8 с псевдоожиженным слоем. Шлюзы, подобные шлюзам 39, имеются также и в других транспортировочных трубопроводах, таких как 9, 32 и 37, предназначенных для транспортировки частично или полностью восстановленного материала. The finely dispersed material separated in the cyclone 4 of the export
Установка по чертежу работает следующим образом. Installation according to the drawing works as follows.
Подготовленную, то есть просеянную и высушенную мелкодисперсную руду, загружают в реактор предварительного нагрева 1 пневматически или с помощью погрузчика для мешков или грузоподъемника. Там ее нагревает до температуры около 850oС в зоне псевдоожиженного слоя 2 и, возможно, частично восстанавливают, примерно до стадии вустита, за счет восстановительной атмосферы.Prepared, that is, sieved and dried fine ore, is loaded into the preheater 1 pneumatically or using a bag loader or forklift. There it is heated to a temperature of about 850 o C in the zone of the fluidized bed 2 and, possibly, partially restored, approximately to the stage of wustite, due to the reducing atmosphere.
Для этой операции частичного восстановления восстановительный газ должен содержать по крайней мере 25% CO+H2 для того, чтобы обладать достаточной восстановительной способностью.For this partial reduction operation, the reducing gas must contain at least 25% CO + H 2 in order to have sufficient reducing ability.
После этого предварительно нагретая и, возможно, частично восстановленная мелкодисперсная руда переходит, предпочтительно под действием силы тяжести, в восстановительный реактор 8, в частности, в псевдоожиженный слой 18, в котором мелкодисперсная руда в основном восстанавливается до стадии Fe при температуре около 850oС. Для этой операции восстановления газ должен содержать как минимум 68% СО+Н2.After this, the preheated and possibly partially reduced fine ore is transferred, preferably by gravity, to the reduction reactor 8, in particular, to the fluidized
Если для мелкодисперсной руды требуется более длительное время восстановления, то устанавливают второй (а если необходимо - третий) восстановительный реактор с псевдоожиженным слоем, включающий дополнительный восстановительный циклон, соединенный последовательно с первым восстановительным реактором 8. Во втором восстановительном реакторе восстановление мелкодисперсной руды происходит до стадии вустита, а в первом восстановительном реакторе 8 - до стадии Fe. If finely dispersed ore requires a longer recovery time, then a second (and if necessary a third) reduction fluidized bed reactor is installed, including an additional reduction cyclone connected in series with the first reduction reactor 8. In the second reduction reactor, the fine ore is reduced to the wustite stage and in the first reduction reactor 8 to the Fe stage.
Позицией 40 на чертеже обозначены наиболее важные участки описанной выше установки, на которых наиболее подходящим образом может быть реализована возможность соединения с источником СО2 и/или источником Н2О, то есть со средствами ввода газов содержащих CO2 и/или H2O; действие упомянутых газов будет описано ниже.
Участки ввода 40 предпочтительно расположены или в трубопроводах 17, соединяющих плавильно-газификационный аппарат 10 с восстановительным реактором 8, или в цикле охлаждения восстановительного газа 26, 27, 28. Если участок ввода 40 расположен в цикле охлаждения восстановительного газа 26, 27, 28 в точке, расположенной по течению ниже компрессора 27, это дает такие преимущества, как, например, возможность применения компрессора 27 меньших габаритов. Кроме того, нагретый за счет сжатия газ в этом случае будет охлаждаться при подаче Н2О и/или СО2.
Эффективность мер, предложенных по данному изобретению, более полно описывается в примерах I-IV, где в примере I просто описана известная технология. Все величины, представленные в таблицах состава газа приведены в процентах объема. The effectiveness of the measures proposed in accordance with this invention is more fully described in Examples I-IV, where known technology is simply described in Example I. All values presented in the tables of gas composition are given in percent volume.
Пример I
Восстановительный газ, вырабатываемый по известной технологии, например по ЕР-А-0594557, имеет состав, приведенный в таблице I. Восстановительный газ выходит из плавильно-газификационного аппарата 10 при температуре 1050oС под давлением 4,5 бар абс. Он может использоваться для восстановления железной руды.Example I
The reducing gas produced by a known technology, for example, according to EP-A-0594557, has the composition shown in table I. The reducing gas leaves the melting and
Таблица I
СО - 65%
Н2 - 30%
CO2 - 1%
Н2О - 1%
СН4 - 1%
N2 - 2%
Для того чтобы температура восстановительного газа составляла около 850oС, к восстановительному газу необходимо примешивать охлаждающий газ. В соответствии с примером I добавляют охлаждающий газ того же типа при температуре 70oС, также при давлении 4,5 бар абс. Для достижения температуры 850oС необходима добавка 27,8% охлаждающего газа. Это обусловливает следующие недостатки:
- требуется очень большое количество охлаждающего газа, так как через боковой трубопровод должна быть отведена и подвергнута операции охлаждения значительная часть горячего восстановительного газа, что требует больших энергетических и аппаратных затрат;
- общее содержание СО2 и Н2О не соответствует равновесному, поскольку после добавления охлаждающего газа по пути к восстановительному реактору 8 будет происходить сильно экзотермическое разложение СО и H2 в соответствии с уравнением 2СО<-->СО2+С (реакция Будуара) и СО+Н2<-->Н2О+С (гетерогенная водогазовая реакция) соответственно. Это приводит к увеличению температуры, из-за которого может потребоваться подача дополнительного количества охлаждающего газа. Повышение температуры приводит к агломерации материала в реакторе. Кроме того, возникает агрессивное химическое воздействие на металлические трубы, встроенные элементы и т. д., с которыми контактирует восстановительный газ. Наконец, за счет реакции СО и Н2 снижается эффективное количество газа для восстановления.Table I
СО - 65%
H 2 - 30%
CO 2 - 1%
H 2 O - 1%
CH 4 - 1%
N 2 - 2%
In order for the temperature of the reducing gas to be about 850 ° C. , cooling gas must be mixed with the reducing gas. In accordance with Example I, cooling gas of the same type is added at a temperature of 70 ° C. , also at a pressure of 4.5 bar abs. To achieve a temperature of 850 o With the addition of 27.8% of the cooling gas. This causes the following disadvantages:
- a very large amount of cooling gas is required, since a significant part of the hot reducing gas must be diverted and subjected to cooling operation through the side pipeline, which requires large energy and hardware costs;
- the total content of CO 2 and H 2 O does not correspond to the equilibrium, because after adding cooling gas along the way to the reduction reactor 8, strongly exothermic decomposition of CO and H 2 will occur in accordance with the equation 2CO <--> CO 2 + C (Boudoir reaction) and СО + Н 2 <--> Н 2 О + С (heterogeneous water-gas reaction), respectively. This leads to an increase in temperature, which may require the supply of additional cooling gas. An increase in temperature leads to agglomeration of the material in the reactor. In addition, there is an aggressive chemical effect on metal pipes, built-in elements, etc., with which the reducing gas is in contact. Finally, due to the reaction of CO and H 2, the effective amount of gas for reduction is reduced.
Пример II
В восстановительный газ, который имеет приведенный в таблице I состав, под давлением 4,5 бар абс. ввели газ, обогащенный СО2 и имеющий температуру 70oС. Состав газа, обогащенного СО2, приведен в таблице II.Example II
In the reducing gas, which has the composition shown in table I, under a pressure of 4.5 bar abs. introduced a gas enriched in CO 2 and having a temperature of 70 ° C. The composition of the gas enriched in CO 2 is shown in Table II.
Таблица II
СО - 13%
Н2 - 2%
CO2 - 77%
Н2О - 5%
СН4 - 1%
N2 - 2%
Путем добавления к восстановительному газу по таблице I 12,3% охлаждающего газа того же типа, что и в примере I, и 10,7% газа, обогащенного СО2 по таблице II, получили восстановительный газ, имеющий температуру 850oС и давление 4,5 бар абс., с химическим составом по таблице III.Table II
СО - 13%
H 2 - 2%
CO 2 - 77%
H 2 O - 5%
CH 4 - 1%
N 2 - 2%
By adding 12.3% of the cooling gas of the same type as in Example I to the reducing gas in Table I and 10.7% of the CO 2 enriched gas in Table II, a reducing gas was obtained having a temperature of 850 ° C. and a pressure of 4 , 5 bar abs., With a chemical composition according to table III.
Таблица III
СО - 60,5%
Н2 - 27,5%
CO2 - 7,6%
Н2О - 1,4%
СН4 - 1,0%
N2 - 2,0%
В этом восстановительном газе общее содержание СО2 и Н2О близко к равновесному при 850oС, так что разложение СО и Н2 почти полностью исключено. Газ, обогащенный СО2, подают в цикл охлаждающего газа, например, в рециркуляционный трубопровод 28 в соответствии с чертежом. Очевидно, что при этом возможно значительное уменьшение размера цикла охлаждающего газа, так как требуется добавка лишь 12,3% охлаждающего газа вместо 27,8% по примеру I. В соответствии с примером II возможно использование газов с низкой теплотворной способностью, то есть газов, обогащенных СО2. При восстановлении железной руды восстановительным газом, подготовленным таким образом, надежно предотвращается избыточный нагрев материала в реакторе, и восстановленный материал может быть без проблем передан в плавильно-газификационный аппарат 10.Table III
СО - 60.5%
H 2 - 27.5%
CO 2 - 7.6%
H 2 O - 1.4%
CH 4 - 1.0%
N 2 - 2.0%
In this reducing gas, the total content of CO 2 and H 2 O is close to equilibrium at 850 o C, so that the decomposition of CO and H 2 is almost completely excluded. The gas enriched in CO 2 is fed into the cooling gas cycle, for example, into the
Пример III. Example III
В соответствии с примером II водяной пар добавляют к охлаждающему газу того же типа. Химический состав восстановительного газа, выходящего из плавильно-газификационного аппарата 10, и охлаждающего газа идентичен химическим составам, приведенным в примере I. In accordance with example II, water vapor is added to the cooling gas of the same type. The chemical composition of the reducing gas leaving the smelting-
Пар (100% Н2О) добавляют при температуре 250oС и давлении 12 бар абс. При добавке 18% охлаждающего газа с 8,5% водяного пара образуется восстановительный газ, имеющий температуру 850oС и давление 4,5 бар абс. Химический состав восстановительного газа приведен в таблице IV.Steam (100% H 2 O) is added at a temperature of 250 o C and a pressure of 12 bar abs. With the addition of 18% cooling gas with 8.5% water vapor, a reducing gas is formed having a temperature of 850 ° C. and a pressure of 4.5 bar abs. The chemical composition of the reducing gas is shown in table IV.
Таблица IV
СО - 60,7%
Н2 - 28,0%
CO2 - 0,9%
Н2О - 7,6%
СН4 - 0,9%
N2 - 1,9%
Этот вариант также обеспечивает преимущество цикла с небольшими объемами циркуляции охлаждающего газа с практически равновесным содержанием СО2 и Н2О. Дополнительное преимущество этого варианта заключается в незначительном изменении количества восстановителей.Table IV
СО - 60.7%
H 2 - 28.0%
CO 2 - 0.9%
H 2 O - 7.6%
CH 4 - 0.9%
N 2 - 1.9%
This option also provides the advantage of a cycle with small volumes of cooling gas circulation with an almost equilibrium content of CO 2 and H 2 O. An additional advantage of this option is a slight change in the number of reducing agents.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA1225/96 | 1996-07-10 | ||
AT0122596A AT403926B (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | METHOD FOR GENERATING A REDUCING GAS FOR THE REDUCTION OF METAL ORE, AND SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE METHOD |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99102162A RU99102162A (en) | 2001-05-20 |
RU2192476C2 true RU2192476C2 (en) | 2002-11-10 |
Family
ID=3509321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99102162/02A RU2192476C2 (en) | 1996-07-10 | 1997-07-09 | Method of production of hot reducing gas for reduction of metal ore and plant for realization of this method |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6379420B1 (en) |
EP (1) | EP0910673B1 (en) |
JP (1) | JP4250203B2 (en) |
KR (1) | KR100440594B1 (en) |
CN (1) | CN1068057C (en) |
AT (1) | AT403926B (en) |
AU (1) | AU728751B2 (en) |
BR (1) | BR9710256A (en) |
CA (1) | CA2260207C (en) |
CZ (1) | CZ297011B6 (en) |
DE (1) | DE59704802D1 (en) |
RU (1) | RU2192476C2 (en) |
SK (1) | SK283607B6 (en) |
TW (1) | TW367368B (en) |
UA (1) | UA48234C2 (en) |
WO (1) | WO1998001586A1 (en) |
ZA (1) | ZA976098B (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476600C2 (en) * | 2008-09-26 | 2013-02-27 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Method for coal gasification and production of iron, and system used for that purpose |
RU2516333C2 (en) * | 2009-02-20 | 2014-05-20 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Method and device to produce substitute gas |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
UA77355C2 (en) * | 2002-12-23 | 2006-11-15 | Method and apparatus for manufacturing molten iron | |
AT504863B1 (en) * | 2007-01-15 | 2012-07-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY IN A GAS AND STEAM TURBINE (GUD) POWER PLANT |
CN111218535A (en) * | 2020-03-15 | 2020-06-02 | 苏亚杰 | Method for producing direct reduced iron by heating circulating reducing gas in gas production of molten iron bath coal |
CN115710610A (en) * | 2022-10-31 | 2023-02-24 | 山东祥桓环境科技有限公司 | Hydrogen-rich smelting device and process based on coal powder and iron ore powder |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR766167A (en) * | 1933-01-02 | 1934-06-22 | Lindes Eismaschinen Ag | Manufacturing process of cast iron or steel |
SE396616B (en) * | 1973-05-17 | 1977-09-26 | Rolf Kristian Londer | METHOD AND DEVICE FOR THE MANUFACTURE OF A METAL MELT BY REDUCTION AND MELTING |
JPS5858206A (en) * | 1981-09-30 | 1983-04-06 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Controlling method for temperature of reducing gas in production of pig iron |
SE435732B (en) * | 1983-03-02 | 1984-10-15 | Ips Interproject Service Ab | PROCEDURE FOR THE MANUFACTURING OF IRON |
DE3437913A1 (en) * | 1984-10-12 | 1986-04-24 | Korf Engineering GmbH, 4000 Düsseldorf | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING AN IRON SPONGE OR. RAW IRON |
US5118479A (en) * | 1990-08-01 | 1992-06-02 | Iron Carbide Holdings, Limited | Process for using fluidized bed reactor |
US5185032A (en) * | 1992-05-26 | 1993-02-09 | Fior De Venezuela | Process for fluidized bed direct steelmaking |
AT404735B (en) | 1992-10-22 | 1999-02-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | METHOD AND INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF LIQUID PIPE IRON OR LIQUID STEEL PRE-PRODUCTS |
US5958107A (en) * | 1993-12-15 | 1999-09-28 | Bechtel Croup, Inc. | Shift conversion for the preparation of reducing gas |
US5676732A (en) * | 1995-09-15 | 1997-10-14 | Hylsa, S.A. De C.V. | Method for producing direct reduced iron utilizing a reducing gas with a high content of carbon monoxide |
AT403929B (en) * | 1996-07-10 | 1998-06-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | METHOD FOR GENERATING A REDUCING GAS FOR THE REDUCTION OF METAL ORE, AND SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE METHOD |
-
1996
- 1996-07-10 AT AT0122596A patent/AT403926B/en not_active IP Right Cessation
-
1997
- 1997-07-09 EP EP97929017A patent/EP0910673B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-09 ZA ZA9706098A patent/ZA976098B/en unknown
- 1997-07-09 WO PCT/AT1997/000156 patent/WO1998001586A1/en active IP Right Grant
- 1997-07-09 RU RU99102162/02A patent/RU2192476C2/en not_active IP Right Cessation
- 1997-07-09 KR KR10-1999-7000161A patent/KR100440594B1/en not_active IP Right Cessation
- 1997-07-09 CZ CZ0005499A patent/CZ297011B6/en not_active IP Right Cessation
- 1997-07-09 JP JP50456998A patent/JP4250203B2/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-09 AU AU33283/97A patent/AU728751B2/en not_active Ceased
- 1997-07-09 SK SK25-99A patent/SK283607B6/en not_active IP Right Cessation
- 1997-07-09 BR BR9710256A patent/BR9710256A/en not_active IP Right Cessation
- 1997-07-09 DE DE59704802T patent/DE59704802D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-09 CN CN97196256A patent/CN1068057C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-09 UA UA99010102A patent/UA48234C2/en unknown
- 1997-07-09 CA CA002260207A patent/CA2260207C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-06 TW TW086111259A patent/TW367368B/en not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-01-07 US US09/227,056 patent/US6379420B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2476600C2 (en) * | 2008-09-26 | 2013-02-27 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Method for coal gasification and production of iron, and system used for that purpose |
RU2516333C2 (en) * | 2009-02-20 | 2014-05-20 | Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх | Method and device to produce substitute gas |
US8911700B2 (en) | 2009-02-20 | 2014-12-16 | Siemens Vai Metals Technologies Gmbh | Process and installation for producing substitute gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU728751B2 (en) | 2001-01-18 |
SK283607B6 (en) | 2003-10-07 |
SK2599A3 (en) | 1999-05-07 |
ATA122596A (en) | 1997-11-15 |
KR20000023702A (en) | 2000-04-25 |
JP4250203B2 (en) | 2009-04-08 |
CA2260207C (en) | 2006-05-09 |
DE59704802D1 (en) | 2001-11-08 |
EP0910673B1 (en) | 2001-10-04 |
AU3328397A (en) | 1998-02-02 |
BR9710256A (en) | 1999-08-10 |
AT403926B (en) | 1998-06-25 |
CA2260207A1 (en) | 1998-01-15 |
CN1225138A (en) | 1999-08-04 |
US6379420B1 (en) | 2002-04-30 |
EP0910673A1 (en) | 1999-04-28 |
CZ5499A3 (en) | 1999-06-16 |
CZ297011B6 (en) | 2006-08-16 |
WO1998001586A1 (en) | 1998-01-15 |
TW367368B (en) | 1999-08-21 |
CN1068057C (en) | 2001-07-04 |
KR100440594B1 (en) | 2004-07-15 |
JP2001504896A (en) | 2001-04-10 |
ZA976098B (en) | 1998-02-02 |
UA48234C2 (en) | 2002-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2111259C1 (en) | Method of production of liquid iron or liquid steel semiproducts and plant for its embodiment | |
US5669955A (en) | Process for producing pig iron from iron ores, and applicance for the thermal and/or chemical treatment of a readily disintegrating material or for producing pig iron by means of said process | |
US5674308A (en) | Spouted bed circulating fluidized bed direct reduction system and method | |
JP3150966B2 (en) | Production of iron and steel in a double melting furnace and a solid state oxide prereduction machine. | |
RU2134301C1 (en) | Method and apparatus for producing cast iron and/or sponge iron, and apparatus operation method | |
EA016472B1 (en) | Process and plant for reducing solids containing iron oxide | |
RU2122586C1 (en) | Method of producing liquid iron or liquid steel semiproducts and plant for its embodiment | |
JP4785839B2 (en) | Direct reduction equipment and process | |
RU2192476C2 (en) | Method of production of hot reducing gas for reduction of metal ore and plant for realization of this method | |
RU2192477C2 (en) | Method of production of hot reducing gas for reduction of lumpy ore and plant for realization of this method | |
RU2133780C1 (en) | Method of producing liquid iron or liquid steel semiproducts and plant for its embodiment | |
RU2135598C1 (en) | Method of producing molten pig iron or steel semiproducts and plant for its embodiment | |
EA009504B1 (en) | A direct reduction process | |
UA45459C2 (en) | METHOD OF OBTAINING LIQUID CAST IRON OR LIQUID SEMI-FINISHED STEEL AND INSTALLATION FOR CARRYING OUT THIS METHOD | |
RU2176672C2 (en) | Method of manufacturing sponge iron | |
KR20020045617A (en) | Method for direct reduction of materials containing iron oxide | |
AU2005248041B2 (en) | A direct reduction apparatus and process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140710 |